自20世纪70年代世界石油危机以来,风能由于其清洁及可再生性,逐渐步入人们视野。和陆上风力发电不同,海洋环境错综复杂,可能承受多种随机载荷,如风、浪、流、海冰等作用。此外,由于风电场靠近航道,随着风电场数量的增加,船舶碰撞的可能性也越来越大。船舶碰撞过程是一个动态响应过程,在短时间内承受较大的冲击载荷,并具有一系列高度复杂的非线性问题。这种非线性过程不仅包括碰撞双方的变形和损伤,还包括船舶周围的流体运动、冲击物和被冲击物体的整体运动等。本文对船舶与海洋风力机碰撞过程中的内部动力学通过有限元法展开研究,得到了风力机在遭受船侧及船艏撞击过程中的应力分布云图、碰撞力随撞深变化曲线及能量耗散等大量数值结果,观察并获得具有一定价值的结论。本文针对NVA低碳钢,使用Gurson-Tvergaard-Needleman损伤模型描述该材料的延性破裂过程,并采用Swift和Voce方程组合的形式来描述颈缩发生前后的应力应变关系,提出了一种预测临界孔洞体积分数f_c的新方法,降低了GTN损伤模型参数确定过程中的不确定性,提高了数值仿真计算的准确性。此外,通过单轴拉伸试验确定了该模型力学性能参数及损伤参数,并通过舷侧结构碰撞实验验证了所提理论及所选参数的准确性。在提出材料失效模型的基础上,开展海洋风力机耐撞性能的研究。利用有限元软件LS-DYNA模拟一艘140000吨穿梭油轮侧向撞击海洋风力机的单桩结构,以及一艘LNG船船艏以不同速度正向撞击海洋风力机的单桩结构这两个场景。通过数值仿真计算,得到了撞击过程中海洋风力机及船舶的变形损伤特性、碰撞力随撞击深度的变化、能量转换过程及速度或撞深随时间的变化等。此外,讨论了在海洋风力机受撞击过程中地基土对结构产生的影响。采用集中质量法对土与结构的相互作用进行研究,即把结构物位于地下部分周边的土体看作等价的弹簧-质量-阻尼体系,并利用“m”法对等效土弹簧的刚度进行计算。根据数值模拟计算结果,得到了地基土对海洋风力机受船撞载荷过程的影响。